初中直观 · 高中论证拓展 · 三角函数 · 余弦定理

两根杆一样长,第三边为什么会变?

两边a、b与夹角C给定,0<C<180°,长度单位归一化。打开两杆铰链,测量两端间距。

问题的来处欧几里得《几何原本》 · 勾股关系的推广

余弦定理:问题从哪里来?

《几何原本》第二卷讨论锐角、钝角三角形边长平方之间的关系。后来三角函数记号把这些几何关系写成今天熟悉的余弦定理。

读一段背景,带着问题动手

《几何原本》第二卷讨论锐角、钝角三角形边长平方之间的关系。后来三角函数记号把这些几何关系写成今天熟悉的余弦定理。

把夹角从锐角调到直角,再调成钝角,第三边怎样改变?直角时的勾股关系是这里的一个特殊位置。

现在,换你来试打开两杆铰链,测量两端间距。 固定其他条件,亲手将两杆夹角分别设为60和90°,各核验一次;什么时候第三边平方等于两边平方和?

余弦定理

M15 / 三角函数
今天的问题

什么时候第三边平方等于两边平方和?

独立探索要做什么?

打开两杆铰链,测量两端间距。 固定其他条件,亲手将两杆夹角分别设为60和90°,各核验一次;什么时候第三边平方等于两边平方和?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从175到5 °逐步改变两杆夹角;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
两边与夹角 · 第三边随角改变
青杆:两条已知边金线:第三边节点:铰接端
看这里 · 第三边长度2.6458

第三边2.6458;余弦修正项-6.0000。

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

第三边长度
2.6458
余弦修正项
-6

第三边2.6458;余弦修正项-6.0000。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

夹角变为钝角,第三边平方更大还是更小?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

c²=a²+b²−2ab cosC;C=90°时退化为勾股定理。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

什么时候第三边平方等于两边平方和?

换个条件,再试一次

夹角变为钝角,第三边平方更大还是更小?

看哪里?

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识三角函数 · 余弦定理涉及的量与单位:两杆夹角(°)、第一杆长(无量纲)、第二杆长(无量纲)。初中直观 · 高中论证拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:打开两杆铰链,测量两端间距。

再做定量:保持其他条件,比较两杆夹角与第三边长度(无量纲),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

c²=a²+b²−2ab cosC;C=90°时退化为勾股定理。

对照核验提示:锐角:两杆夹角 60 °;直角:只改变两杆夹角 90 °。按这些题设自己操作并比较第三边长度,不把参考情景当个人完成。

适用范围:第三边2.6458;余弦修正项-6.0000。

Wolfram MathWorld · 相关词条(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。